汽车、船舶等是人们日常生活中不可或缺的交通运输工具,但以化石能源为动力的传统交通运输工具导致了严重的能源危机和环境污染。以电力驱动动力系统的新能源汽车、船舶的应用改变了能源消耗方式,也减少了环境污染,其中锂离子电池作为电动汽车、船舶动力系统的核心供能设备,是其动力系统发展的主要方向。锂离子电池作为新能源交通工具动力系统的核心,期望具有更高的能量密度,更长的续航时间和使用寿命。目前的锂离子电池负极材料主要采用石墨类碳材料,但常规石墨材料的理论容量较低,无法满足各领域对锂离子电池高能量密度的要求。本文选择使用石墨烯来代替石墨负极材料,研究氧化石墨烯材料还原过程中氧氧含量对电池性能的影响。进而利用氮对石墨烯进行掺杂,考察其性能;在此基础上,制备纳米硅/石墨烯复合负极材料,以期获得较高的电极材料容量和良好的循环稳定性。首先用氧化还原法制备了还原氧化石墨烯,并对其进行不同温度的高温处理,探究石墨烯中氧含量的高低对材料电化学性能的影响。结果表明:低氧含量还原氧化石墨烯的片层更薄,层间结构更为松散,更利于锂离子在其间进行输运和迁移;高氧含量还原氧化石墨烯的比容量是394 mAh/g,低氧含量还原氧化石墨烯的比容量为452 mAh/g,说明氧含量的减少对提升电化学性能有积极作用。以尿素为氮源制备掺氮石墨烯,在以氩气作为保护气体分别在600℃和1000℃下进行还原,研究氮掺杂含量对制备的掺氮石墨烯电化学性能的影响。结果表明600℃处理的掺氮石墨烯在微观下可见其片层空间变大,且具有较多的缺陷,有利于锂离子的脱嵌和移动。600℃和1000℃反应得到的掺氮石墨烯的放电比容量分别是826 mAh/g、636 mAh/g,较石墨烯材料有明显提升。将纳米硅负载到石墨烯上,采用不同比例纳米硅与石墨烯制备出纳米硅/石墨烯复合负极材料,其微观结构和性能结果表明:纳米硅颗粒均匀分布在半透明的石墨烯片层结构中。对应石墨烯和纳米硅的复合质量比为1:0.3,1:0.4,1:0.5,测试样品的放电比容量分别为1475 mAh/g,2261 mAh/g,1936 mAh/g,比容量显著提升,但首次库伦效率较低,有待于进一步研究改善。